(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信信号に含まれるノイズ成分を処理する方法であって、
前記通信信号内の第１無信号区間内に含まれる第１ノイズ成分を抽出するステップ、
前記第１ノイズ成分の位相または振幅の少なくともいずれかを計算するステップ、
前記通信信号内の第２無信号区間内に含まれる第２ノイズ成分を抽出するステップ、
前記第１ノイズ成分の計算した位相または振幅を用いて、前記第１無信号区間と前記第２無信号区間との間の信号区間における前記第１ノイズ成分の位相または振幅を計算するステップ、
前記第１ノイズ成分、前記信号区間における前記第１ノイズ成分の計算した位相または振幅、および前記第２ノイズ成分を用いて、前記第１ノイズ成分が周期ノイズであるか非周期ノイズであるかを判定する周期性判定ステップ、
を有することを特徴とするノイズ成分処理方法。
【請求項２】
前記周期性判定ステップでは、
前記信号区間における前記第１ノイズ成分の計算した位相または振幅を用いて、前記信号区間における前記第１ノイズ成分の位相または振幅を補完し、
前記補完の結果、前記第１ノイズ成分、前記信号区間における補完した前記第１ノイズ成分、および前記第２ノイズ成分が連続しているときは、前記第１ノイズ成分が周期ノイズであると判定し、連続していないときは非周期ノイズであると判定する
ことを特徴とする請求項１記載のノイズ成分処理方法。
【請求項３】
前記通信信号から、少なくとも前記周期性判定ステップで周期ノイズであると判定されたノイズ成分を除去する、ノイズ除去ステップを有する
ことを特徴とする請求項１または２記載のノイズ成分処理方法。
【請求項４】
前記ノイズ除去ステップでは、前記周期性判定ステップで非周期ノイズであると判定されたノイズ成分は除去しない
ことを特徴とする請求項３記載のノイズ成分処理方法。
【請求項５】
前記通信信号をデジタルデータに変換して記憶装置に格納する記憶ステップを有し、
前記第１ノイズ成分を抽出するステップ、および前記第２ノイズ成分を抽出するステップでは、前記記憶装置にデジタルデータとして格納されている前記通信信号から、前記第１ノイズ成分および前記第２ノイズ成分をそれぞれ抽出する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のノイズ成分処理方法。
【請求項６】
前記通信信号をフーリエ変換するステップを有し、
前記記憶ステップでは、前記フーリエ変換によって得られた前記通信信号のデジタルデータを前記記憶装置に格納する
ことを特徴とする請求項５記載のノイズ成分処理方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載のノイズ成分処理方法を演算装置に実行させることを特徴とするノイズ成分処理プログラム。
【請求項８】
通信信号内の無信号区間を特定して前記無信号区間に含まれるノイズ成分を抽出する無信号区間判定部と、
前記ノイズ成分の位相または振幅の少なくともいずれかを計算する振幅位相計算部と、
前記ノイズ成分の計算した位相または振幅を用いて、前記ノイズ成分が周期ノイズであるか非周期ノイズであるかを判定する周期性判定部と、
を備え、
前記無信号区間判定部は、
前記通信信号内の第１無信号区間内に含まれる第１ノイズ成分と、前記通信信号内の第２無信号区間内に含まれる第２ノイズ成分とを抽出し、
前記振幅位相計算部は、
前記第１ノイズ成分の位相または振幅を計算し、前記第１ノイズ成分の計算した位相または振幅を用いて、前記第１無信号区間と前記第２無信号区間との間の信号区間における前記第１ノイズ成分の位相または振幅を計算し、
前記周期性判定部は、
前記第１ノイズ成分、前記信号区間における前記第１ノイズ成分の計算した位相または振幅、および前記第２ノイズ成分を用いて、前記第１ノイズ成分が周期ノイズであるか非周期ノイズであるかを判定する
ことを特徴とする通信装置。
【請求項９】
前記周期性判定部は、
前記信号区間における前記第１ノイズ成分の計算した位相または振幅を用いて、前記信号区間における前記第１ノイズ成分の位相または振幅を補完し、
前記補完の結果、前記第１ノイズ成分、前記信号区間における補完した前記第１ノイズ成分、および前記第２ノイズ成分が連続しているときは、前記第１ノイズ成分が周期ノイズであると判定し、連続していないときは非周期ノイズであると判定する
ことを特徴とする請求項８記載の通信装置。
【請求項１０】
前記通信信号から、少なくとも前記周期性判定部が周期ノイズであると判定したノイズ成分を除去する、ノイズ除去部を備える
ことを特徴とする請求項８または９記載の通信装置。
【請求項１１】
前記ノイズ除去部は、前記周期性判定部が非周期ノイズであると判定したノイズ成分は除去しない
ことを特徴とする請求項１０記載の通信装置。
【請求項１２】
前記通信信号をフーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換によって得られた前記通信信号のデジタルデータを格納する記憶装置と、
を備え、
前記無信号区間判定部は、
前記記憶装置にデジタルデータとして格納されている前記通信信号から、前記第１ノイズ成分および前記第２ノイズ成分をそれぞれ抽出する
ことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項記載の通信装置。
【請求項１３】
前記無信号区間判定部、前記振幅位相計算部、および前記周期性判定部は、プログラマブル演算装置上の演算回路として構成されている
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項記載の通信装置。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれか１項記載の通信装置を複数有することを特徴とする通信システム。
【請求項１５】
前記複数の通信装置のうち少なくともいずれかは、無信号区間を有する通信信号を生成して送信する送信処理部を備える
ことを特徴とする請求項１４記載の通信システム。
【請求項１６】
前記複数の通信装置は、通信線として配電線を使用する
ことを特徴とする請求項１４または１５記載の通信システム。
【請求項１７】
前記通信装置は、電力網における開閉器の動作を制御する制御データを送受信する
ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信信号内のノイズ成分を処理する方法、および通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力を供給するための配電線において事故が発生した際に事故区間を分離するための配電自動化システムや、電力使用量の検針業務を自動化するための自動検針システムなどにおいて、制御データや検針データを伝送するために電力線通信システムや無線通信システムなどが用いられている。電力線通信システムでは、配電線に接続された機器から通信の障害となるノイズが発生するため、通信データに誤りが生じ、通信の信頼性を損なう原因となる場合がある。そこでノイズの影響を低減するための技術の一つとして、ノイズ成分除去技術が開発されている。
【０００３】
本技術分野の背景技術として、下記特許文献１がある。特許文献１に記載されているノイズ成分除去技術では、一定周期の伝送休止期間においてノイズ成分を検出し、検出したノイズ成分の周波数における振幅に対して、同一またはそれに近い値の振幅で、かつ逆位相の連続波であるキャンセル信号を生成し、受信信号に加算することにより、ノイズ成分を除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されている技術では、受信信号の前段で検出したノイズ成分に基づき、キャンセル信号を生成している。そのため、ノイズの周期性やランダム性に関する判定を実施しておらず、特に非周期性のランダムノイズが含まれている場合には、誤ったキャンセル信号を生成する可能性がある。また、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理の前段で受信信号にキャンセル信号を加算しているため、受信信号とキャンセル信号を高い精度のタイミングで加算する必要があり、ノイズ成分の除去精度が低下し易いという課題がある。さらに、ノイズ成分の検出とキャンセル信号の生成のために、信号の受信回路および送信回路を複数設けているので、回路規模が増大し、装置の大きさやコストが増大するという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、通信信号に含まれる周期ノイズと非周期ノイズを効率的かつ精度よく特定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るノイズ成分処理方法では、第１無信号区間と第２無信号区間との間の信号区間におけるノイズ成分の位相または振幅を計算し、第１無信号区間における第１ノイズ、信号区間におけるノイズ成分の位相または振幅、および第２無信号区間における第２ノイズを用いて、第１ノイズが周期ノイズであるか非周期ノイズであるかを判定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るノイズ成分処理方法によれば、通信信号からノイズ成分を除去することにより、通信の信頼性を向上させることができる。特に、周期性ノイズと非周期性ノイズを区別することにより、ノイズ成分を正確に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る配電自動化システム１０００の構成図である。
【図２】通信装置１０ａの構成を示す図である。
【図３】電源装置２３ａの構成を示す図である。
【図４】通信部２１の構成を示す図である。
【図５】送信処理部１０４の構成を示す図である。
【図６】送信処理部１０４が生成する通信信号１５０の構成を示す図である。
【図７】受信処理部１０７の構成を示す図である。
【図８】無信号区間におけるノイズ位相の一例を示す図である。
【図９】ノイズ周期性判定部１７６がノイズ周期性を判定する手法例を示す図である。
【図１０】疑似ノイズパターン生成部１７７が生成する疑似ノイズパターンの例を示す図である。
【図１１】ノイズ成分除去部１７８がノイズ成分を除去する方法の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る配電自動化システム１０００の構成図である。配電自動化システム１０００は、配電線において事故などが起きた場合に区間を分割または連結するための開閉器を制御するシステムである。
【００１１】
配電用変電所１には高圧配電線７０を介して２２ｋＶなどの高電圧の電力が供給され、高圧用変圧器８０においてより低い６．６ｋＶなどの電圧に変換される。そして６．６ｋＶなどの電力が遮断器９０ａ、９０ｂ、９０ｃを介して中圧配電線５０ａ、５０ｂへ供給される。
【００１２】
遮断器９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、高圧配電線７０、中圧配電線５０ａ、５０ｂなどで事故が起こった場合に、安全のため事故区間への電力供給を遮断するために用いられる。
【００１３】
開閉器２０ａと通信装置１０ａは、ともに中圧配電線５０ａに接続される。開閉器２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆと、通信装置１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆとの間も、同様に中圧配電線に接続される。
【００１４】
開閉器２０ａは、中圧配電線５０ａにおいて地絡事故や短絡事故などが起きた場合に、事故区間を分離する機能を有する。例えば開閉器２０ａと２０ｂの間で事故が起きた場合に、当該区間を分離するように開閉処理が実施される。
【００１５】
低圧用変圧器４０ａは、６．６ｋＶなどの中圧電力を１００Ｖまたは２００Ｖなどの低圧電力に変換する機能を有する。１００Ｖまたは２００Ｖの低圧電力に変換された電力は、低圧配電線６０ａを介して低圧需要家３０ａに供給され、低圧需要家３０ａにおいて消費される。同様に低圧用変圧器４０ｂでは、６．６ｋＶなどの中圧電力を１００Ｖまたは２００Ｖなどの低圧電力に変換し、低圧配電線６０ｂを介して低圧需要家３０ｂ、３０ｃに供給する。
【００１６】
開閉器２０ｆは、通常は開いた状態であり、中圧配電線５０ａと５０ｂが非接続の状態となっている。一方の配電線において事故が起きて他方の配電線から電力を供給する必要が生じた場合は、開閉器２０ｆが閉じられて中圧配電線５０ａと５０ｂが接続される。
【００１７】
通信装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは、配電用変電所１の中に設置された通信装置１０ｇまたは１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆのいずれかと、中圧配電線５０ａまたは５０ｂによって接続され、通信信号を中圧配電線５０ａまたは５０ｂに重畳して互いに通信する。通信装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは、開閉器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆに内蔵されたセンサによって配電線の電圧や電流値などを収集し、通信装置１０ｇへ伝送する。
【００１８】
通信装置１０ｇは、事故などの際に電力供給経路を変更するために、制御装置１１から出力される制御信号を中圧配電線５０ａまたは５０ｂに重畳して通信装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆへ伝送する。通信装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは、この制御信号にしたがって、開閉器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを制御する。
【００１９】
図２は、通信装置１０ａの構成を示す図である。通信装置１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇも同様の構成を備える。通信装置１０ａは、通信部２１、開閉器制御部２２、電源装置２３ａ、２３ｂ、電力供給線２４、通信線２５、２６、２７ａ、２７ｂを備える。
【００２０】
通信部２１は、他の通信装置との間で通信を実施するための通信信号を生成する機能を有する。電源装置２３ａおよび２３ｂは、配電線５０ａから供給される６．６ｋＶの中圧電力を１００Ｖなどの低圧電力に変換し、電力供給線２４へ重畳する。この電力は、通信装置１０ａが動作するための電力となる。通信部２１が生成した通信信号は、電力供給線２４に重畳され、電源装置２３ａ、２３ｂを介して配電線５０ａに重畳される。なお、本実施例では説明を簡単にするため電源装置２３a、２３ｂを別々に示したが、一体として構成しても構わない。
【００２１】
通信部２１は、通信線２５を介して開閉器制御部２２に接続され、開閉器２０ａを制御するための信号を伝送する。開閉器制御部２２は、その制御信号にしたがって開閉器２０ａを制御する。また開閉器制御部２２は、開閉器２０ａが収集した電圧や電流などの値を、通信線２６を介して収集する。
【００２２】
通信部２１は、通信線２７ａおよび２７ｂを介して、電源装置２３ａまたは２３ｂが備えるスイッチ２８（図３で後述）を切り替えることができる。電源装置２３ａおよび２３ｂはそれぞれ中圧電力を低圧電力に変換して通信装置１０ａに提供する機能を備えているため、電源装置２３ａおよび２３ｂのうち稼動させる方のスイッチ２８をＯＮにし、もう一方はＯＦＦにする。例えば電源装置２３ａに接続されている中圧配電線５０ａの側が故障した場合は、電源装置２３ａが備えるスイッチ２８をＯＦＦにし、電源装置２３ｂが備えるスイッチ２８をＯＮにする。
【００２３】
図３は、電源装置２３ａの構成を示す図である。電源装置２３ｂも同様の構成を備える。配電線５０ａから供給される６．６ｋＶの中圧電力は、トランスとコンデンサなどで構成された回路によって１００Ｖなどの低圧電力に変換され、電力供給線２４に重畳される。通信装置１０間で伝送される通信信号も同様にトランスとコンデンサを介して伝送される。スイッチ２８は、通信線２７ａを介して伝送される制御信号にしたがって、電力供給線２４の接続をＯＮ／ＯＦＦする。スイッチ２８のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることにより、通信信号が電源装置２３ａと２３ｂの両方を通って二重に伝送されないように、一方の接続を切ることができる。
【００２４】
図４は、通信部２１の構成を示す図である。通信部２１は、結合器１１１、バンドパスフィルタ（ＢＰフィルタ）１０１ａ、１０１ｂ、送信アンプ１０２、受信アンプ１０９、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）１０３、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１０８、送信処理部１０４、受信処理部１０７、アクセスコントローラ１０５、プロトコル変換部１０６、電源部１１０を備える。通信部２１と開閉器制御部２２との間は通信線２５で接続する。または通信部２１と開閉器制御部２２を一体として構成してもよい。
【００２５】
プロトコル変換部１０６は、電力供給線２４を介して送信すべきデータを、通信線２５を介して受け取り、通信部２１が扱う所定フォーマットの通信データに変換する。アクセスコントローラ１０５は、プロトコル変換器１０６から通信データを受信すると、このデータを送信処理部１０４に出力した上で通信信号を生成する。Ｄ／Ａ１０３は、通信信号をアナログ信号に変換する。送信アンプ１０２は、そのアナログ信号を増幅する。ＢＰフィルタ１０１ａは、アナログ通信信号に含まれる不要な高周波成分をカットした上で、結合器１１１を介して電力供給線２４に出力する。
【００２６】
ＢＰフィルタ１０１ｂは、電力供給線２４を介して通信部２１宛に送信されてきた通信信号のうち、通信帯域以外の信号を抑制し、通信帯域の信号を受信アンプ１０９に出力する。受信アンプ１０９は、受信信号を増幅する。Ａ／Ｄ１０８は、増幅された受信信号をデジタル信号に変換する。受信処理部１０７は、Ａ／Ｄ１０８からデジタル信号を取得してデータを復調し、アクセスコントローラ１０５に出力する。アクセスコントローラ１０５は、復調されたデータを所定フォーマットの通信データに変換し、プロトコル変換部１０６に出力する。プロトコル変換部１０６は、この通信データを開閉器制御部２２とのインターフェースが取れるようにプロトコル変換し、開閉器制御部２２に出力する。
【００２７】
アクセスコントローラ１０５は、電源装置２３ａのスイッチ２８を制御する場合は、通信線２７ａを介して制御データを送信する。電源装置２３ｂのスイッチを制御する場合は通信線２７ｂを介して制御データを送信する。電力供給線２４は電源部１１０にも接続されており、電源部１１０は電力供給線２４を介して通信部２１が使用する電力を受電し、必要に応じて１００Ｖの電圧をＤＣ５Ｖなどに変換する。
【００２８】
図５は、送信処理部１０４の構成を示す図である。送信処理部１０４は、通信方式として直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式を使用するものと仮定する。ただし本発明において用いられる通信方式は、必ずしもＯＦＤＭ方式に限られるものではない。例えば、シングルキャリア変調を行うＢＰＳＫ通信方式などにも本発明を適用することができる。
【００２９】
送信処理部１０４は、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部１４０、変調部１４１、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部１４２、ガードインターバル（ＧＩ）付加部１４３、無信号区間生成部１４４、同期信号生成部１４５を備える。
【００３０】
Ｓ／Ｐ変換部１４０は、アクセスコントローラ１０５から入力されるデータをシリアルデータからパラレルデータに変換する。この処理は、デジタル信号処理のためシリアルデータとして構成されていた送信データを、アナログ送信のために並列化するものである。変調部１４１は、送信データを複数のキャリア（搬送波）に割り付けてキャリアを変調する。ＩＦＦＴ処理部１４２は、複数のキャリアをまとめて逆高速フーリエ変換処理を実施し、通信信号の時間波形をシンボルごとに生成する。ここでいうシンボルとは、通信データを送信および受信する際に通信信号を処理するデータ単位である。ＧＩ付加部１４３は通信信号の一部をコピー（複製）し、ＧＩとして通信信号に付加する。ＧＩはマルチパスフェージングなどによって遅延波が生じた場合に通信信号への影響を緩和する目的で付加するものである。無信号区間生成部１４４は、通信信号のシンボル間に、通信信号を含まない無信号区間を設ける。無信号区間の例は、後述の図６で説明する。同期信号生成部１４５は、通信信号に同期信号を付加する。同期信号は、受信側の通信装置１０が通信信号を検出し、受信処理を行うためのシンボルの切り出し位置を特定するためのものである。
【００３１】
図６は、送信処理部１０４が生成する通信信号１５０の構成を示す図である。通信信号１５０は、同期信号１５１、シンボル１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆ、無信号区間１５３ａ、１５３ｂを有する。本実施形態１では説明を簡易にするために、同期信号１個、シンボル６個、無信号区間２個の構成例を説明するが、同期信号、シンボル、無信号区間の個数、構成を変更しても構わない。
【００３２】
シンボル１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆの間には、無信号区間１５３ａ、１５３ｂが設けられている。無信号区間１５３ａ、１５３ｂの時間間隔はシンボル１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆと同じ時間間隔とした方が、送信処理と受信処理を簡易化することができるが、必ずしも同一の時間間隔でなくともよい。
【００３３】
図７は、受信処理部１０７の構成を示す図である。受信処理部１０７は、同期部１７０、ガードインターバル（ＧＩ）除去部１７１、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部１７２、メモリ部１７３、無信号区間判定部１７４、ノイズ振幅・位相計算部１７５、ノイズ周期性判定部１７６、疑似ノイズパターン生成部１７７、ノイズ成分除去部１７８、復調部１７９、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１８０を備える。
【００３４】
同期部１７０は、Ａ／Ｄ変換器１０８から入力された通信信号の処理単位であるシンボルの切り出し位置を、同期信号によって特定する。ＧＩ除去部１７１は、通信方式としてＯＦＤＭ方式を用いる場合に通常付加されるガードインターバル（ＧＩ）を除去する。ＦＦＴ処理部１７２は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実施し、通信信号を周波数キャリア毎に分割したデジタルデータを生成する。メモリ部１７３は、ＦＦＴ処理された通信信号を周波数キャリア毎にデジタルデータとして記憶する記憶装置である。なお、無信号区間においても同様にＦＦＴ処理を実施することにより、周波数ごとのノイズの振幅・位相成分を抽出することができる。
【００３５】
無信号区間判定部１７４は、メモリ部１７３に記憶されている通信信号（のデジタルデータ）のうち、通信信号が含まれない無信号区間を特定し、無信号区間に重畳されているノイズ成分を抽出する。無信号区間を特定する方法としては、例えばあらかじめ送受信する通信装置１０間で決めておいたタイミングで無信号区間を抽出するようにしてもよいし、通信信号の振幅があらかじめ決めておいた閾値以下となった場合に無信号区間であると判定してもよい。その他の適当な手法を用いてもよい。本実施形態１では、あらかじめ通信装置１０間で無信号区間のタイミングを決めておくものとする。
【００３６】
ノイズ振幅・位相計算部１７５は、無信号区間判定部１７４が抽出した無信号区間に含まれるノイズ成分の振幅と位相を用いて、次の無信号区間におけるノイズ成分の振幅と位相を計算する。具体的な計算手法については、後述の図８で説明する。
【００３７】
ノイズ周期性判定部１７６は、ノイズ振幅・位相計算部１７５が計算したノイズ成分の振幅または位相に基づき、ノイズ成分が周期ノイズであるか非周期ノイズであるかを判定する。具体的な判定手法については、後述の図９で説明する。
【００３８】
疑似ノイズパターン生成部１７７は、ノイズ周期性判定部１７６による判定結果に基づき、疑似ノイズパターンを生成する。疑似ノイズパターンの例については、後述の図１０で説明する。
【００３９】
ノイズ成分除去部１７８は、疑似ノイズパターン生成部１７７が生成した疑似ノイズパターンと、メモリ部１７３に記憶されているシンボルのキャリア振幅および位相データに基づき、ノイズ成分を除去する。具体的な除去方法については後述の図１１で説明する。
【００４０】
復調部１７９は、ノイズ成分を除去されたシンボルごとのキャリアデータを復調する。パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部１８０は、パラレルデータをシリアルデータに変換した上で、アクセスコントローラ１０５へ出力する。この処理は、アナログ送信のため並列化されていたパラレルデータを、デジタル処理のためにシリアル化するものである。
【００４１】
図８は、無信号区間におけるノイズ位相の一例を示す図である。無信号区間１５３ａで検出されたノイズ成分は、ノイズ位相（Ａ）に示すように、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４毎にそれぞれ異なる位相Φを有する。同様に、無信号区間１５３ｂで検出されたノイズ成分は、ノイズ位相（Ｂ）に示すように、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４毎にノイズ位相（Ａ）とは異なる位相Φを有する。無信号区間１５３ａにおいて検出されたノイズ信号と無信号区間１５３ｂにおいて検出されたノイズ信号が連続している場合は、ノイズ位相（Ａ）における各位相を信号時間Ｔに相当する分だけ進ませると、ノイズ位相（Ｂ）が得られるはずである。
【００４２】
ノイズ振幅・位相計算部１７５は、無信号区間１５３ａにおいて抽出したノイズ成分の振幅と位相を用いて、無信号区間１５３ｂにおけるノイズ成分の振幅と位相を、ノイズ成分の周波数毎に計算する。具体的には、通信信号のキャリア周波数をｆ、シンボル１５２ｃ〜１５２ｄの間の信号時間をＴとすると、無信号区間１５３ａ〜１５３ｂの間におけるノイズ位相の変化量ΔΦは、下記式（１）によって計算することができる。
【００４３】
ΔΦ＝２πｆ・Ｔ  ・・・式（１）
無信号区間１５３ａにおけるノイズ位相をΦ１とすると、無信号区間１５３ｂにおける位相Φ２は、下記式（２）で計算することができる。
【００４４】
Φ２＝Φ１＋ΔΦ  ・・・式（２）
位相は２πごとに周期性を有するため、計算によって得られた位相が０〜２πの範囲内に収まらなかった場合は、０≦φ１≦２πに対してΦ２±２πｎ（ｎは整数）を計算することにより、０≦φ２≦２πの範囲内の値に変換することができる。
【００４５】
上記ではノイズ成分の位相について説明したが、ＦＦＴ処理では周波数ごとのノイズ成分の初期電力値を得ることができるため、この初期電力値と位相変化量ΔΦからノイズ成分の振幅変化量についても計算することができる。
【００４６】
図９は、ノイズ周期性判定部１７６がノイズ周期性を判定する手法例を示す図である。図９（Ａ）はノイズが周期ノイズである場合、図９（Ｂ）はノイズが非周期ノイズである場合の例を示す。
【００４７】
図９（Ａ）において、ノイズ周期性判定部１７６は、無信号区間１５３ａで抽出されたノイズ測定値１５４ａに基づいて、シンボル１５２ｃと１５２ｄの間の期間におけるノイズ成分に相当する、ノイズ計算値１５５を計算する。次にノイズ周期性判定部１７６は、無信号区間１５３ｂで抽出されたノイズ測定値１５４ｂとノイズ計算値１５５を比較し、位相が連続しているか否かを判定する。具体的には、例えばノイズ測定値１５４ｂとノイズ計算値１５５の境界部分における両者の信号値の差分が所定範囲内に収まっていれば、位相が連続しているとみなすことができる。位相が連続となる場合には、ノイズ周期性判定部１７６は無信号区間１５３ａと１５３ｂの間に周期性ノイズが重畳されていると判定する。
【００４８】
図９（Ｂ）においては、ノイズ測定値１５４ｃとノイズ計算値１５５の境界部分において位相が不連続となっているため、ノイズ周期性判定部１７６は無信号区間１５３ａと１５３ｂの間に非周期性（ランダム）ノイズが重畳されていると判定する。
【００４９】
ノイズ成分の連続性を判定する際には、ノイズ位相のみを用いてもよいし、振幅のみを用いてもよいし、位相と振幅を併用してもよい。例えば位相のみを用いる場合は、ノイズ測定値１５４ｂとノイズ計算値１５５の境界部分において、ノイズ測定値１５４ｂが時間軸上で所定範囲内に収まっているか否かを判定すればよい。振幅のみを用いる場合は、信号パワー軸上で同様に判定すればよい。両者を併用する場合は、例えば平面距離が所定範囲内に収まっているか否かによって判定すればよい。
【００５０】
図１０は、疑似ノイズパターン生成部１７７が生成する疑似ノイズパターンの例を示す図である。図１０（Ａ）は周波数毎の擬似ノイズパターンのパワーを示す。図１０（Ｂ）は周波数ｆ１における疑似ノイズの一例を示す。
【００５１】
図１０（Ａ）において、周波数ｆ１、ｆ３、ｆ４のノイズは周期性ノイズと判定されたため、疑似ノイズが生成されているのに対し、周波数ｆ２のノイズは非周期性ノイズと判定されたため、疑似ノイズは生成されていない。
【００５２】
図１０（Ｂ）において、同相成分Ｉと直交成分Ｑのコンスタレーション上で疑似ノイズ１５６ａを表すと、原点から疑似ノイズ１５６ａまでの長さを疑似ノイズ振幅１５７とし、同相成分Ｉ軸から疑似ノイズ１５６ａまでの回転量を疑似ノイズ位相１５８として表すことができる。
【００５３】
図１１は、ノイズ成分除去部１７８がノイズ成分を除去する方法の例を示す図である。シンボル１５２ｃにおける周波数ｆ１のキャリアを同相成分Ｉと直交成分Ｑの軸上で示すと、補正前キャリア１６０が得られたとする。疑似ノイズ１５６ａを示すノイズベクトル１５９ａの位相を反転させたノイズベクトル１５９ｂを補正前キャリア１６０に加算することにより、補正後キャリア１６１を得ることができる。他の周波数ｆ３、ｆ４についても同様にノイズ成分を除去することができる。
【００５４】
疑似ノイズを生成しなかった周波数ｆ２のキャリアについては、ノイズ成分を除去しなくてもよいし、非周期ノイズを正確に特定することができるのであれば積極的にノイズ成分を除去してもよい。一般的には非周期ノイズを正確に特定することは難しいため、非周期ノイズ成分は時間経過にともない自然消滅することを想定して、積極的に除去しないようにすることが望ましいと考えられる。
【００５５】
＜実施の形態１：まとめ＞
以上のように、本実施形態１に係る通信システム１０００において、通信装置１０は、信号区間内におけるノイズ成分の位相または振幅を計算し、複数の無信号区間内におけるノイズ成分が周期ノイズであるか否かを、計算したノイズ成分の位相または振幅を用いて判定する。これにより、周期ノイズと非周期ノイズを区別してノイズ成分を適切に除去することができる。特に、ノイズによって通信データに誤りが生じ易い通信システム、例えば電力線通信システムにおいて本実施形態１に係る通信システム１０００を用いると好適である。
【００５６】
また、本実施形態１に係る通信システム１０００において、通信装置１０は、周期ノイズと判定されたノイズ成分のみを除去し、非周期ノイズと判定されたノイズ成分は除去しないように動作することができる。これにより、ノイズ成分のみを正確に特定して除去することができるので、信号品質に与える影響を抑えつつノイズ処理を実施することができる。
【００５７】
また、本実施形態１に係る通信システム１０００において、通信装置１０は、周波数領域においてキャリア毎にノイズ成分を除去するため、高い精度でノイズ成分を除去することができる。
【００５８】
また、本実施形態１に係る通信システム１０００において、通信装置１０は、ノイズ成分を除去する処理を、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理後のデジタル処理において実行する。具体的には、ＦＦＴ処理部１７２がフーリエ変換した結果をデジタルデータとしてメモリ部１７３に格納したデータに対して、ノイズ処理を実施する。そのため、簡易な処理でノイズ除去処理を実装することができる。さらに、デジタル処理においてキャンセル処理を実行するため、通信装置の送信回路および受信回路を複数設ける必要がなく、通信装置の大きさやコストを低減することができる。
【００５９】
また、本実施形態１に係る通信システム１０００において、通信装置１０は、メモリ１７３にいったん格納された通信信号データに対してノイズ除去処理を実施する。これにより、必ずしもノイズ除去処理をリアルタイムで実施する必要がなくなり、ノイズ処理のために必要な演算能力を抑えることができる。
【００６０】
＜実施の形態２＞
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることができる。
【００６１】
例えば実施形態１では、通信システム１０００の例として、電力線に通信信号を重畳する構成を説明した。本発明の適用対象はこれに限られるものではなく、その他の形態を採用する通信システムにおいても適用することができる。通信信号を電力線に重畳することに代えてデータ通信用の通信線を別途設ける構成、無線通信によってデータ通信する構成などが例として考えられる。
【００６２】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。例えば、送信処理部１０４、受信処理部１０７、アクセスコントローラ１０５、プロトコル変換部１０６のうち少なくともいずれかを、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）のようなプログラマブル演算装置上の演算回路として実装することが考えられる。
【００６３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【００６４】
また、上述の各機能部が実施する処理の順序は、本発明の趣旨から逸脱しない限り、入れ替えたり並列実行したりすることもできる。例えば、無信号区間１５３ｂにおけるノイズ成分の位相と振幅を取得する処理を、信号区間１５２ｃ〜１５２ｄにおけるノイズ成分の位相と振幅を計算する処理の前後いずれにおいて実行してもよいし、これらを並列実行してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１：配電用変電所
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ：通信装置
１１：制御装置
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ：開閉器
２１：通信部
２２：開閉器制御部
２３ａ、２３ｂ：電源装置
２４：電力供給線
２５：通信線
２６：通信線
２７ａ、２７ｂ：通信線
２８：スイッチ
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ：低圧需要家
４０ａ、４０ｂ：低圧用変圧器
５０ａ、５０ｂ：中圧配電線
６０ａ、６０ｂ：低圧配電線
７０：高圧配電線
８０：高圧用変圧器
９０ａ、９０ｂ、９０ｃ：遮断器
１０１ａ、１０１ｂ：バンドパス（ＢＰ）フィルタ
１０２：送信アンプ
１０３：デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器
１０４：送信処理部
１０５：アクセスコントローラ
１０６：プロトコル変換部
１０７：受信処理部
１０８：アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１０９：受信アンプ
１１０：電源部
１１１：結合器
１４０：シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部
１４１：変調部
１４２：逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理部
１４３：ガードインターバル（ＧＩ）付加部
１４４：無信号区間生成部
１４５：同期信号生成部
１５０：通信信号
１５１：同期信号
１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄ、１５２ｅ、１５２ｆ：シンボル
１５３ａ、１５３ｂ：無信号区間
１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ：ノイズ測定値
１５５：ノイズ計算値
１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ：疑似ノイズ
１５７：疑似ノイズ振幅
１５８：疑似ノイズ位相
１５９ａ、１５９ｂ：ノイズベクトル
１６０：補正前キャリア
１６１：補正後キャリア
１７０：同期部
１７１：ガードインターバル（ＧＩ）除去部
１７２：高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理部
１７３：メモリ部
１７４：無信号区間判定部
１７５：ノイズ振幅・位相計算部
１７６：ノイズ周期性判定部
１７７：疑似ノイズパターン生成部
１７８：ノイズ成分除去部
１７９：復調部
１８０：パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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